[发明专利]一种三维亥姆霍兹线圈磁场最优编排标定法

权利要求书

1.一种三维亥姆霍兹线圈磁场最优编排标定法，其特征在于，具体的实现步骤为：

步骤1.以矩阵的条件数为目标函数，在三维亥姆霍兹线圈磁场的可行域内利用人群搜索算法，求解下式所示的最优化问题，得到线圈磁场的最优编排值

式中，B_Im为三维亥姆霍兹线圈磁场分量的最大值；

步骤2.将三轴磁强计阵列基座放置在三轴无磁转台台面上，阵列基座的轴向与三个转台转轴分别对齐并放置在三维亥姆霍兹线圈内部磁场的均匀分布区域；再调整三轴无磁转台的三个转轴，使它们分别与三维亥姆霍兹线圈的三个线圈平面相垂直，三轴无磁转台的三个转轴；

步骤3.首先不给三维亥姆霍兹线圈通电，记录此时第i个三轴磁强计的测量输出再向三维亥姆霍兹线圈通以直流电流，使三维亥姆霍兹线圈依次产生三组磁场最优编排值，待稳定后记录第i个三轴磁强计的第j组测量输出

步骤4.根据转台固定时的第i个三轴磁强计测量输出和计算出第i个三轴磁强计的轴向比例因子和轴间耦合系数的标定值；

步骤5.保持第三组线圈磁场最优编排值不变，让阵列绕三轴无磁转台的垂直轴，即z轴，旋转180°使第i个三轴磁强计表头的x和y轴反向，待稳定后记录第i个三轴磁强计的测量输出接着让阵列绕转台的一个水平轴，即x轴，旋转180°使第i个三轴磁强计表头的z轴反向，待稳定后再次记录第i个三轴磁强计的测量输出

步骤6.计算出第i个三轴磁强计零偏的标定值

步骤7.将和代入下式得到标定后的第i个三轴磁强计对磁场的测量值

2.根据权利要求1所述的一种三维亥姆霍兹线圈磁场最优编排标定法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：

步骤1.1初始化人群规模N_pop、人群个体取值范围为[-B_Im,B_Im]、最大隶属度值u_max、最小隶属度值u_min、权重最大值w_max、权重最小值w_min、最大搜寻代数iter_max；

步骤1.2.根据个体取值范围，随机产生一个人群，以为适应度函数，计算人群个体的适应度值，将最小适应度作为全局最佳适应度值f_zbest和个体最佳适应度值f_gbest，其个体作为全局最佳个体x_zbest和个体最佳个体x_gbest；

步骤1.3.计算权重

步骤1.4.计算人群个体的利己方向d_t,ego(t＝1,2,…,N_pop)、人群个体的利他方向d_t,alt和人群个体的预动方向d_t,pro

d_t,ego＝sign(x_t,gbest-x_t)

d_t,alt＝sign(x_zbest-x_t)

式中，f_t,gbest是第t个个体的个体最佳适应度值，f_t,x是第t个个体的适应度值，r_t,ego和r_t,alt都表示[0,1]内随机常数，x_t,gbest是第t个个体的最佳个体，x_t是第t个个体，sign(·)为符号函数；

步骤1.5.计算f_t,gbest的降序序号I_t,gbest，计算U_t

U_t＝u_t+(1-u_t)r_t,u

式中，u_t＝u_max-(N_pop-I_t,gbest)(u_max-u_min)/(N_pop-1)，r_t,u是[0,1]内随机常数；

步骤1.6.计算搜索步骤长α_t

式中，δ_t＝ω·|x_zbest-2r_t,pop|，ω＝(iter_max-iter)/iter_max，

步骤1.7.进行位置更新，

x_t＝x_t+α_t·sign(w·d_t,pro+r_t,egod_t,ego+r_t,altd_t,alt)

如果x_t＞B_Im，则x_t＝B_Im；如果x_t＜-B_Im，则x_t＝-B_Im；

步骤1.8.计算位置更新后的个体适应度值，如果其小于个体最佳适应度值，则将其替换成个体最佳个体，其适应度值也替换成个体最佳适应度值；

步骤1.9.如果位置更新后的个体适应度值小于全局最佳适应度值，其替换成全局最佳个体，其适应度值也替换成全局最佳适应度值；

步骤1.10.iter＝iter+1；如果iter＞iter_max，则转步骤11，否则转步骤3；

步骤1.11.输出全局最佳个体，根据全局最佳个体得到线圈磁场的最优编排值